JP6151633B2

JP6151633B2 - Power control apparatus, power control system, and power control method

Info

Publication number: JP6151633B2
Application number: JP2013266056A
Authority: JP
Inventors: 智裕三木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2033-12-24
Also published as: JP2015122906A

Description

本発明は、電力制御装置、電力制御システム、および電力制御方法に関するものである。より詳細には、本発明は、複数の分散電源を系統連系することができる電力制御装置、このような電力制御装置を含む電力制御システム、および、このような電力制御装置の電力制御方法に関するものである。 The present invention relates to a power control device, a power control system, and a power control method. More specifically, the present invention relates to a power control apparatus capable of grid-connecting a plurality of distributed power supplies, a power control system including such a power control apparatus, and a power control method for such a power control apparatus. Is.

従来、例えば複数の太陽電池など複数の分散電源を統合して系統連系するパワーコンディショナが知られている。このようなパワーコンディショナでは、複数の分散電源のそれぞれに接続されたＤＣ／ＤＣコンバータが、各分散電源から出力される電力の電圧を調整する。このように電圧調整された電力は統合（ＤＣ中間リンク）されてインバータに入力され、このインバータが入力された電力を直流から交流に変換する。また、このようなパワーコンディショナにおいて、複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、インバータとを、それぞれ独立した汎用機能ユニットとして動作可能にする技術も提案されている（例えば特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a power conditioner that integrates a plurality of distributed power sources such as a plurality of solar cells and interconnects them. In such a power conditioner, a DC / DC converter connected to each of a plurality of distributed power supplies adjusts the voltage of power output from each distributed power supply. The power thus regulated is integrated (DC intermediate link) and input to the inverter, and the inverter converts the input power from direct current to alternating current. In such a power conditioner, a technique has also been proposed in which a plurality of DC / DC converters and an inverter can be operated as independent general-purpose functional units (see, for example, Patent Document 1).

図４は、従来の電力制御システムの構成を概略的に示す機能ブロック図である。図４に示すパワーコンディショナ１００は、何らかの出力抑制がかからない場合、可能な限り最大の電力を出力するように系統３００に接続される。例えば、分散電源を太陽電池２００Ａ〜Ｃとする場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ａ〜Ｃは、太陽電池２００Ａ〜Ｃが発電する電力が最大になるように、ＭＰＰＴ（最大電力点追従）制御を行って負荷４００に追従する。この時、パワーコンディショナ１００を制御する制御部１１０（プロセッサ等）は、ＡＣ出力電力および中間リンク電力を監視して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ａ〜Ｃおよびインバータ１３０のスイッチング制御を行うことにより、電力を最適化する。 FIG. 4 is a functional block diagram schematically showing a configuration of a conventional power control system. The power conditioner 100 shown in FIG. 4 is connected to the system 300 so as to output the maximum possible power when some output suppression is not applied. For example, when the distributed power sources are the solar cells 200A to 200C, the DC / DC converters 120A to 120C perform MPPT (maximum power point tracking) control so that the power generated by the solar cells 200A to 200C is maximized. Follow load 400. At this time, the control unit 110 (processor or the like) that controls the power conditioner 100 monitors the AC output power and the intermediate link power, and performs switching control of the DC / DC converters 120A to 120C and the inverter 130, thereby To optimize.

特開２００２−１９９７３９号公報JP 2002-199739 A

図４に示すように、パワーコンディショナにおいては、通常、１つの制御部が各回路を制御し、各分散電源が出力する電圧の調整動作を行う。すなわち、１つの制御部が、複数のＤＣ／ＤＣコンバータおよびインバータの動作タイミングを制御することで、各要素の回路を安定に動作させている。このように、マルチＤＣリンクのパワーコンディショナにおいては、個々の回路が個別に動作しているわけではなく、電圧調整のタイミング制御などにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータの各回路がそれぞれ協調して動作を行う。 As shown in FIG. 4, in the power conditioner, normally, one control unit controls each circuit, and adjusts the voltage output from each distributed power source. That is, one control unit controls the operation timings of a plurality of DC / DC converters and inverters, thereby causing each element circuit to operate stably. In this way, in the multi-DC link power conditioner, each circuit does not operate individually, and each circuit of the DC / DC converter operates in cooperation with each other in voltage control timing control and the like. Do.

このため、従来のパワーコンディショナは、予め仕様として定められた機能を果たすことで完結しており、予め決められた構成を超えるような機能を拡張することは想定されていない。例えば、パワーコンディショナの制御部は、制御可能なＤＣ／ＤＣコンバータの個数が決められていると、その個数を超えるＤＣ／ＤＣコンバータを制御することはできない。すなわち、従来のパワーコンディショナにおいては、もともと接続することを想定した分散電源の他に、さらに太陽電池、燃料電池、蓄電池などの電源ユニットを後から追加接続することは、通常は不可能である。よって、このような電源ユニットを後から追加しようとする際に、追加の電源も含めた分散電源に対応した新たなパワーコンディショナを購入したりせずに、元のパワーコンディショナを活用することができれば、非常に経済的である。 For this reason, the conventional power conditioner is completed by fulfilling a function determined as a specification in advance, and it is not assumed that the function exceeding a predetermined configuration is expanded. For example, if the number of controllable DC / DC converters is determined, the control unit of the power conditioner cannot control the DC / DC converters exceeding that number. In other words, in a conventional power conditioner, it is usually impossible to connect additional power source units such as solar cells, fuel cells, and storage batteries later in addition to the distributed power source that is originally supposed to be connected. . Therefore, when adding such a power supply unit later, the original power conditioner should be used without purchasing a new power conditioner that supports distributed power including additional power supplies. If possible, it is very economical.

したがって、本発明の目的は、分散電源の追加を想定していないパワーコンディショナに分散電源を追加するための電力制御装置、電力制御システム、および電力制御方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a power control device, a power control system, and a power control method for adding a distributed power source to a power conditioner that is not supposed to add a distributed power source.

上記目的を達成する第１の観点に係る発明は、
分散電源のＤＣ中間リンク電圧を制御する他の電力制御装置（パワーコンディショナ）のＤＣ中間リンクに接続可能な電力制御装置（追加ユニット）であって、
前記電力制御装置（追加ユニット）に接続される追加電源が出力する電圧を昇圧または当該追加電源に入力する電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記他の電力制御装置（パワーコンディショナ）から取得したＰＷＭ信号の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングに基づいてクロック信号を生成し、当該生成したクロック信号および前記ＤＣ中間リンク電圧に基づいて、前記追加電源が出力する電圧を昇圧または当該追加電源に入力する電圧を降圧するように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部（追加制御部）と、
を備えることを特徴とする。 The invention according to the first aspect to achieve the above object is
A power control device (additional unit) connectable to a DC intermediate link of another power control device (power conditioner) that controls the DC intermediate link voltage of the distributed power source,
A DC / DC converter that steps up a voltage output from an additional power source connected to the power control apparatus (additional unit) or steps down a voltage input to the additional power source;
A clock signal is generated based on the rise and fall timings of the PWM signal acquired from the other power control device (power conditioner), and the additional power supply is generated based on the generated clock signal and the DC intermediate link voltage. A control unit (additional control unit) that controls the DC / DC converter so as to step up the voltage output from the power source or step down the voltage input to the additional power source;
It is characterized by providing.

また、前記制御部（追加制御部）は、前記他の電力制御装置（パワーコンディショナ）から取得するＰＷＭ信号が検出されなくなった際、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を停止してもよい。 Further, the control unit (additional control unit) may stop the control of the DC / DC converter when the PWM signal acquired from the other power control device (power conditioner) is not detected.

また、前記制御部（追加制御部）は、前記追加電源に充電する際には、前記生成したクロック信号の立ち上がりに同期させて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記追加電源から放電する際には、前記生成したクロック信号の立ち下がりに同期させて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御してもよい。 In addition, when charging the additional power source, the control unit (additional control unit) controls the DC / DC converter in synchronization with the rising edge of the generated clock signal and discharges from the additional power source. May control the DC / DC converter in synchronization with a fall of the generated clock signal.

また、上記目的を達成する第２の観点に係る発明は、
他の電力制御装置（パワーコンディショナ）のＤＣ中間リンクに接続可能な電力制御装置（追加ユニット）と、当該他の電力制御装置（パワーコンディショナ）と、を含む電力制御システムであって、
前記他の電力制御装置（パワーコンディショナ）は、
分散電源のＤＣ中間リンク電圧を制御する制御部（パワコン制御部）を備え、
前記電力制御装置（追加ユニット）は、
当該電力制御装置（追加ユニット）に接続される追加電源が出力する電圧を昇圧または当該追加電源に入力する電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、
当該他の電力制御装置（パワーコンディショナ）から取得したＰＷＭ信号の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングに基づいてクロック信号を生成し、当該生成したクロック信号および前記ＤＣ中間リンク電圧に基づいて、前記追加電源が出力する電圧を昇圧または当該追加電源に入力する電圧を降圧するように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部（追加制御部）と、を備えることを特徴とする。 The invention according to the second aspect for achieving the above object is as follows:
A power control system including a power control device (additional unit) connectable to a DC intermediate link of another power control device (power conditioner), and the other power control device (power conditioner),
The other power control device (power conditioner)
A control unit (power control unit) that controls the DC intermediate link voltage of the distributed power supply is provided.
The power control device (additional unit)
A DC / DC converter that steps up a voltage output from an additional power source connected to the power control apparatus (additional unit) or steps down a voltage input to the additional power source;
A clock signal is generated based on the rising and falling timings of the PWM signal acquired from the other power control device (power conditioner), and the additional power supply is generated based on the generated clock signal and the DC intermediate link voltage. And a control unit (additional control unit) that controls the DC / DC converter so as to step up the voltage output from the power source or step down the voltage input to the additional power source.

また、上記目的を達成する第３の観点に係る発明は、
分散電源のＤＣ中間リンク電圧を制御する他の電力制御装置（パワーコンディショナ）のＤＣ中間リンクに接続可能な電力制御装置（追加ユニット）の電力制御方法であって、
前記電力制御装置（追加ユニット）に接続される追加電源が出力する電圧を昇圧または当該追加電源に入力する電圧を降圧するステップと、
前記他の電力制御装置（パワーコンディショナ）から取得したＰＷＭ信号の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングに基づいてクロック信号を生成するステップと、
前記生成したクロック信号および前記ＤＣ中間リンク電圧に基づいて、前記追加電源が出力する電圧を昇圧または当該追加電源に入力する電圧を降圧するように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するステップと、
を含むことを特徴とする。

The invention according to the third aspect for achieving the above object is as follows:
A power control method of a power control apparatus (additional unit) connectable to a DC intermediate link of another power control apparatus (power conditioner) that controls a DC intermediate link voltage of a distributed power source,
Boosting a voltage output by an additional power source connected to the power control apparatus (additional unit) or lowering a voltage input to the additional power source; and
Generating a clock signal based on the rise and fall timings of the PWM signal acquired from the other power control device (power conditioner);
Controlling the DC / DC converter based on the generated clock signal and the DC intermediate link voltage so as to step up the voltage output from the additional power source or to step down the voltage input to the additional power source;
It is characterized by including.

本発明によれば、本発明の目的は、分散電源の追加を想定していないパワーコンディショナに分散電源を追加するための電力制御装置、電力制御システム、および電力制御方法を提供することができる。 According to the present invention, an object of the present invention can provide a power control device, a power control system, and a power control method for adding a distributed power source to a power conditioner that is not supposed to add a distributed power source. .

本発明の実施形態に係る電力制御装置を含む電力制御システムを概略的に示す機能ブロック図である。1 is a functional block diagram schematically showing a power control system including a power control apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る制御信号の生成動作の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the production | generation operation | movement of the control signal which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る制御信号の生成動作の他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of the production | generation operation | movement of the control signal which concerns on embodiment of this invention. 従来の電力制御システムの構成を概略的に示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the conventional power control system roughly.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施形態に係る電力制御装置を含む電力制御システムを概略的に示す機能ブロック図である。 FIG. 1 is a functional block diagram schematically showing a power control system including a power control apparatus according to an embodiment of the present invention.

図１に示すように、本発明の実施形態に係る電力制御システム１は、例えば追加ユニットとすることができる電力制御装置１０と、例えばパワーコンディショナとすることができる他の電力制御装置１００と、を含んで構成される。以下の説明においては、本発明の典型的な実施形態として、追加電源を増設するための追加ユニットを、従来公知のようなパワーコンディショナに接続する構成について説明する。したがって、以下、本実施形態に係る電力制御装置１０を「追加ユニット１０」と記し、本実施形態に係る他の電力制御装置１００を「パワーコンディショナ１００」と記す。また、以下の説明において、従来よく知られている要素および機能部については、適宜、説明を簡略化または省略する。 As shown in FIG. 1, a power control system 1 according to an embodiment of the present invention includes a power control device 10 that can be an additional unit, for example, and another power control device 100 that can be a power conditioner, for example. , Including. In the following description, as a typical embodiment of the present invention, a configuration in which an additional unit for adding an additional power source is connected to a conventionally known power conditioner will be described. Therefore, hereinafter, the power control apparatus 10 according to the present embodiment is referred to as “additional unit 10”, and the other power control apparatus 100 according to the present embodiment is referred to as “power conditioner 100”. Further, in the following description, description of elements and function units well known in the art will be simplified or omitted as appropriate.

図１に示すように、パワーコンディショナ１００は、制御部１１０、３つのＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ、およびインバータ１３０を備えている。図１示すパワーコンディショナ１００は、図４で説明した従来の電力制御システムにおけるパワーコンディショナ１００と同様の構成とすることができる。 As shown in FIG. 1, the power conditioner 100 includes a control unit 110, three DC / DC converters 120 A, 120 B, 120 C, and an inverter 130. The power conditioner 100 shown in FIG. 1 can be configured similarly to the power conditioner 100 in the conventional power control system described in FIG.

パワーコンディショナ１００の制御部１１０は、パワーコンディショナ１００を構成する各機能部をはじめとして、パワーコンディショナ１００の全体を制御および管理する。以下、パワーコンディショナ１００（他の電力制御装置１００）の制御部１１０は、適宜「パワコン制御部１１０」と略記する。パワコン制御部１１０は、例えば各種のマイコンまたはプロセッサなどで構成することができる。特に、本実施形態において、パワコン制御部１１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ、およびインバータ１３０を制御および管理する。このため、パワコン制御部１１０は、これらの各機能部に制御ラインにより接続されている。 The control unit 110 of the power conditioner 100 controls and manages the entire power conditioner 100 including each functional unit constituting the power conditioner 100. Hereinafter, the control unit 110 of the power conditioner 100 (another power control apparatus 100) is abbreviated as “power-con control unit 110” as appropriate. The power condition control unit 110 can be configured by various microcomputers or processors, for example. In particular, in this embodiment, the power condition control unit 110 controls and manages the DC / DC converters 120A, 120B, 120C and the inverter 130. For this reason, the power inverter control unit 110 is connected to each of these functional units by a control line.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃは、３つの分散電源２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃにそれぞれ接続され、これらの分散電源が出力する電力の電圧を昇圧または降圧する。 The DC / DC converters 120A, 120B, and 120C are connected to the three distributed power sources 200A, 200B, and 200C, respectively, and step up or step down the voltage of the power output from these distributed power sources.

分散電源２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃは、図１においては、太陽電池（ＰＶ）として示してあるが、例えば燃料電池（ＦＣ）または蓄電池（ＢＡＴ）など、各種の分散電源とすることができる。したがって、分散電源が太陽電池または燃料電池である場合、ＤＣ／ＤＣコンバータは、通常、分散電源が出力する電力の電圧を昇圧する。一方、分散電源が蓄電池である場合、ＤＣ／ＤＣコンバータは、分散電源が放電する電力の電圧を昇圧し、また、当該ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電力の電圧を降圧して分散電源に充電することができる。 Although the distributed power sources 200A, 200B, and 200C are shown as solar cells (PV) in FIG. 1, various distributed power sources such as a fuel cell (FC) or a storage battery (BAT) can be used. Therefore, when the distributed power source is a solar cell or a fuel cell, the DC / DC converter normally boosts the voltage of the power output from the distributed power source. On the other hand, when the distributed power source is a storage battery, the DC / DC converter boosts the voltage of the power discharged from the distributed power source, and steps down the voltage of the power input to the DC / DC converter to charge the distributed power source. can do.

図１においては、例として分散電源が３つの場合について示してあるが、パワーコンディショナ１００に接続可能な分散電源の個数は、パワーコンディショナ１００の仕様に応じて、任意の個数とすることができる。ただし、パワコン制御部１１０においては、予め接続可能な分散電源の個数が仕様上決められており、当該決められた個数を超える分散電源を増設して接続することは想定されていないものとする。したがって、図１に示すパワーコンディショナ１００は、接続可能な分散電源は３つまでと決められており、それを超える個数の分散電源を追加することは想定されていないものとして説明する。 In FIG. 1, three distributed power sources are shown as an example, but the number of distributed power sources that can be connected to the power conditioner 100 may be an arbitrary number depending on the specifications of the power conditioner 100. it can. However, in the power condition control unit 110, the number of distributed power supplies that can be connected is determined in advance according to the specification, and it is not assumed that additional distributed power supplies exceeding the determined number are connected. Therefore, the power conditioner 100 shown in FIG. 1 is described assuming that up to three distributed power sources can be connected and it is not assumed that a larger number of distributed power sources will be added.

インバータ１３０は、分散電源２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃが出力する直流電力を、交流電力に変換する。このため、インバータ１３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃを統合した出力端（ＤＣ中間リンク）に接続されている。また、インバータ１３０は、例えば分散電源を蓄電池とした場合等のため、系統からの交流電力を直流電力に変換することもできる。 Inverter 130 converts the DC power output from distributed power sources 200A, 200B, and 200C into AC power. For this reason, the inverter 130 is connected to an output end (DC intermediate link) in which the DC / DC converters 120A, 120B, and 120C are integrated. Moreover, the inverter 130 can also convert AC power from the system into DC power, for example when the distributed power source is a storage battery.

インバータ１３０が直流電力を交流電力に変換した出力端には、系統３００および宅内などの負荷４００に接続されている。負荷４００は、図１においては、１つのみを例示してあるが、家庭の宅内などで電力を必要とする任意の個数の各種の負荷とすることができる。図１に示すように、インバータ１３０は、系統３００に接続されることにより、分散電源２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃを系統３００と連系して、負荷４００に電力を供給可能に構成されている。このように、本実施形態において、パワーコンディショナ１００は、従来公知の構成とすることができる。 The inverter 130 converts DC power into AC power, and is connected to the system 300 and a load 400 such as a house. Although only one load 400 is illustrated in FIG. 1, any number of various loads that require electric power in a home can be used. As shown in FIG. 1, the inverter 130 is configured to connect the distributed power sources 200 A, 200 B, and 200 C to the system 300 and supply power to the load 400 by being connected to the system 300. Thus, in this embodiment, the power conditioner 100 can be set as a conventionally well-known structure.

パワコン制御部１１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ、およびインバータ１３０を制御する。本実施形態において、パワコン制御部１１０は、これらの各機能部をＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）による制御を行うものとして説明する。 The power control unit 110 controls the DC / DC converters 120A, 120B, 120C and the inverter 130. In the present embodiment, the power controller control unit 110 will be described assuming that each of these functional units performs control by PWM (Pulse Width Modulation).

上述したように、パワーコンディショナ１００は、予め決められた個数を超える分散電源を追加することは想定されていない。そこで、本実施形態では、そのようなパワーコンディショナに対しても分散電源を追加することを可能にするために、追加ユニット１０を介在させる。以下、本実施形態に係る追加ユニット１０について説明する。 As described above, the power conditioner 100 is not assumed to add more distributed power sources than a predetermined number. Therefore, in the present embodiment, the additional unit 10 is interposed in order to make it possible to add a distributed power supply to such a power conditioner. Hereinafter, the additional unit 10 according to the present embodiment will be described.

図１に示すように、追加ユニット１０は、制御部１１、およびＤＣ／ＤＣコンバータ１２を備えている。 As shown in FIG. 1, the additional unit 10 includes a control unit 11 and a DC / DC converter 12.

追加ユニット１０の制御部１１は、追加ユニット１０を構成する各機能部をはじめとして、追加ユニット１０の全体を制御および管理する。以下、追加ユニット１０（電力制御装置１０）の制御部１１は、適宜「追加制御部１１」と略記する。 The control unit 11 of the additional unit 10 controls and manages the entire additional unit 10 including each functional unit constituting the additional unit 10. Hereinafter, the control unit 11 of the additional unit 10 (power control device 10) is abbreviated as “addition control unit 11” as appropriate.

本実施形態において、追加制御部１１は、特に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御して、電圧を昇圧または降圧する。このため、追加制御部１１は、制御ラインによりＤＣ／ＤＣコンバータ１２に接続される。追加制御部１１による制御は、さらに後述する。追加制御部１１は、マイコンまたは制御用ＭＰＵなど、種々のプロセッサにより構成することができる。 In the present embodiment, the additional controller 11 particularly controls the DC / DC converter 12 to step up or step down the voltage. For this reason, the additional control unit 11 is connected to the DC / DC converter 12 by a control line. The control by the additional control unit 11 will be further described later. The additional control unit 11 can be configured by various processors such as a microcomputer or a control MPU.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、追加の分散電源２０（「追加電源２０」と記す）に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、入力される電力の電圧を昇降圧するものである。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、追加ユニット１０に接続される追加電源２０が出力する電圧を昇圧または追加電源２０に入力する電圧を降圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、接続される追加電源２０が蓄電池である場合には、充放電に対応したものを用いる。 The DC / DC converter 12 is connected to an additional distributed power supply 20 (referred to as “additional power supply 20”). The DC / DC converter 12 steps up and down the voltage of the input power. That is, the DC / DC converter 12 boosts the voltage output from the additional power supply 20 connected to the additional unit 10 or decreases the voltage input to the additional power supply 20. When the additional power source 20 to be connected is a storage battery, the DC / DC converter 12 uses one corresponding to charge / discharge.

図１においては、追加電源２０は、例えば太陽電池（ＰＶ）、燃料電池（ＦＣ）、または蓄電池（ＢＡＴ）など、各種の分散電源とすることができる。以下の説明においては、追加電源２０が蓄電池（ＢＡＴ）であるものとして説明する。図１においては、追加ユニット１０と追加電源２０とを別体として示しているが、追加ユニット１０および追加電源２０を含めて、例えば「オプションボード」等としてユニット化することもできる。 In FIG. 1, the additional power source 20 can be various distributed power sources such as a solar cell (PV), a fuel cell (FC), or a storage battery (BAT). In the following description, it is assumed that the additional power source 20 is a storage battery (BAT). In FIG. 1, the additional unit 10 and the additional power source 20 are shown as separate bodies. However, the additional unit 10 and the additional power source 20 may be unitized as, for example, an “option board”.

追加ユニット１０は、図１に示すように、パワーコンディショナ１００のＤＣ中間リンクに接続可能となるように構成する。すなわち、追加ユニット１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、パワーコンディショナ１００のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃを統合したＤＣ中間リンク部分に接続されるようにする。このような接続は、パワーコンディショナ１００のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃを統合したＤＣ中間リンクの任意の箇所に、追加ユニット１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１２から引いた電力線を結線させる機構を設けることで実現できる。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃのいずれかの接続箇所において、追加ユニット１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１２から引いた電力線を結線させるためのコネクタを介在させる等、種々の手段を想定することができる。 The additional unit 10 is configured to be connectable to the DC intermediate link of the power conditioner 100 as shown in FIG. That is, the DC / DC converter 12 of the additional unit 10 is connected to the DC intermediate link portion in which the DC / DC converters 120A, 120B, and 120C of the power conditioner 100 are integrated. Such a connection has a mechanism for connecting the power line drawn from the DC / DC converter 12 of the additional unit 10 to an arbitrary position of the DC intermediate link in which the DC / DC converters 120A, 120B, 120C of the power conditioner 100 are integrated. This can be realized. For example, assume various means such as interposing a connector for connecting a power line drawn from the DC / DC converter 12 of the additional unit 10 at any connection point of the DC / DC converters 120A, 120B, and 120C. Can do.

また、図１に示すように、追加制御部１１は、パワコン制御部１１０から所定のデータを抽出するために、パワコン制御部１１０に接続されている。しかしながら、このような接続は図１に示す例に限定されるものではなく、追加制御部１１がパワコン制御部１１０からのデータを抽出できれば任意の手段を採用することができる。例えば、パワコン制御部１１０の制御信号は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃのそれぞれに供給されるため、これらのＤＣ／ＤＣコンバータのいずれかから信号を分岐させるコネクタを介在させる等、種々の手段を想定することができる。 Further, as shown in FIG. 1, the additional control unit 11 is connected to the power control unit 110 in order to extract predetermined data from the power control unit 110. However, such connection is not limited to the example shown in FIG. 1, and any means can be adopted as long as the additional control unit 11 can extract data from the power control unit 110. For example, since the control signal of the power control unit 110 is supplied to each of the DC / DC converters 120A, 120B, 120C, various connectors such as a connector for branching the signal from any of these DC / DC converters are interposed. Means can be envisaged.

このように、本実施形態に係る追加ユニット１０は、分散電源２００Ａ〜ＣのＤＣ中間リンク電圧を制御するパワーコンディショナ１００のＤＣ中間リンクに接続可能に構成される。図１に示すように、本実施形態に係る電力制御システム１は、パワーコンディショナ１００のＤＣ中間リンクに接続可能な追加ユニット１０と、パワーコンディショナ１００と、を含んで構成される。そして、本実施形態に係る電力制御システム１において、パワコン制御部１１０は、分散電源２００Ａ〜ＣのＤＣ中間リンク電圧を制御する。このため、パワコン制御部１１０は、分散電源２００Ａ〜ＣのＤＣ中間リンク電圧を監視する。パワコン制御部１１０は、任意の電圧センサを用いて、分散電源２００Ａ〜ＣのＤＣ中間リンク電圧を監視することができる。 As described above, the additional unit 10 according to the present embodiment is configured to be connectable to the DC intermediate link of the power conditioner 100 that controls the DC intermediate link voltage of the distributed power sources 200A to 200C. As shown in FIG. 1, the power control system 1 according to the present embodiment includes an additional unit 10 that can be connected to the DC intermediate link of the power conditioner 100, and the power conditioner 100. And in the power control system 1 which concerns on this embodiment, the power condition control part 110 controls DC intermediate | middle link voltage of distributed power supply 200A-C. For this reason, the power condition controller 110 monitors the DC intermediate link voltage of the distributed power sources 200A to 200C. The power condition control unit 110 can monitor the DC intermediate link voltage of the distributed power sources 200A to 200C using an arbitrary voltage sensor.

本実施形態は、パワコン制御部１１０の動作に基づいて、追加制御部１１が自立して制御を行うことを特徴とする。上述したように、パワーコンディショナ１００は、予め決められた個数を超える分散電源を追加することは想定されていない。このため、追加制御部１１がパワコン制御部１１０から何らかのデータを抽出することができたとしても、追加制御部１１からパワコン制御部１１０に対するフィードバックは意味をなさない。しかしながら、追加制御部１１がパワコン制御部１１０から抽出したデータに基づいて、追加制御部１１が自律的に動作すれば、パワコン制御部１１０が分散電源の追加を想定していない場合であっても、全体の協調制御が可能になる。 The present embodiment is characterized in that the additional control unit 11 performs control independently based on the operation of the power condition control unit 110. As described above, the power conditioner 100 is not assumed to add more distributed power sources than a predetermined number. For this reason, even if the additional control unit 11 can extract some data from the power control unit 110, the feedback from the additional control unit 11 to the power control unit 110 does not make sense. However, if the additional control unit 11 operates autonomously based on the data extracted from the power control unit 110 by the additional control unit 11, even if the power control unit 110 does not assume the addition of the distributed power source. , Overall cooperative control becomes possible.

次に、本実施形態に係る追加ユニット１０の動作について説明する。以下、追加ユニット１０における（１）起動時の制御、（２）起動中の協調制御、（３）停止時の制御、について説明する。 Next, the operation of the additional unit 10 according to the present embodiment will be described. Hereinafter, (1) control at start-up, (2) cooperative control during start-up, and (3) control at stop in the additional unit 10 will be described.

（１）追加ユニット１０の起動時の制御
まず、追加電源２０が接続された追加ユニット１０をパワーコンディショナ１００に接続したら、追加ユニット１０は、パワーコンディショナ１００の中間リンク電圧の情報を取得する。パワーコンディショナ１００において、パワコン制御部１１０はＤＣ中間リンク電圧を監視しているため、追加ユニット１０は、パワコン制御部１１０からパワーコンディショナ１００の中間リンク電圧の情報を取得することができる。また、追加ユニット１０において、パワーコンディショナ１００の中間リンク電圧を検出するような機能を設けてもよい。 (1) Control at startup of the additional unit 10 First, when the additional unit 10 to which the additional power source 20 is connected is connected to the power conditioner 100, the additional unit 10 acquires information on the intermediate link voltage of the power conditioner 100. . In the power conditioner 100, since the power condition control unit 110 monitors the DC intermediate link voltage, the additional unit 10 can acquire information on the intermediate link voltage of the power conditioner 100 from the power condition control unit 110. Further, the additional unit 10 may be provided with a function of detecting the intermediate link voltage of the power conditioner 100.

この中間リンク電圧は、パワーコンディショナ１００における制御により決められる。したがって、追加ユニット１０においては、その中間リンク電圧をモニタして、追加ユニット１０から出力される電力がその電圧になるように、追加制御部１１はＤＣ／ＤＣコンバータ１２のスイッチング動作を制御する。 This intermediate link voltage is determined by control in the power conditioner 100. Therefore, in the additional unit 10, the intermediate link voltage is monitored, and the additional control unit 11 controls the switching operation of the DC / DC converter 12 so that the power output from the additional unit 10 becomes the voltage.

追加ユニット１０が中間リンク電圧を認識した際に、追加ユニット１０から出力される電力の電圧が規定された電圧になっていれば、当該電力を中間リンクに供給することができる。この時、追加ユニット１０から出力される電力の電圧が規定された電圧になっていなければ、追加制御部１１は、追加電源２０の電力の電圧が規定された電圧になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。 When the additional unit 10 recognizes the intermediate link voltage, if the voltage of the power output from the additional unit 10 is a specified voltage, the power can be supplied to the intermediate link. At this time, if the voltage of the power output from the additional unit 10 is not the specified voltage, the additional control unit 11 performs DC / DC so that the voltage of the power of the additional power supply 20 becomes the specified voltage. The converter 12 is controlled.

（２）追加ユニット１０の起動中の協調制御
次に、追加ユニット１０における起動中の協調制御として、（２−１）スイッチング周波数の生成および同期、（２−２）充電時および放電時の制御、について説明する。以下、追加ユニット１０に接続される追加電源２０が、充放電を行う蓄電池である場合を例として説明する。追加電源２０が太陽電池または燃料電池である場合には、以下の説明のうち放電制御に倣って制御を行うことができる。 (2) Cooperative control during startup of additional unit 10 Next, as cooperative control during startup of the additional unit 10, (2-1) generation and synchronization of switching frequency, (2-2) control during charging and discharging Will be described. Hereinafter, the case where the additional power source 20 connected to the additional unit 10 is a storage battery that performs charging and discharging will be described as an example. When the additional power source 20 is a solar cell or a fuel cell, control can be performed following the discharge control in the following description.

（２−１）追加ユニット１０のスイッチング周波数の生成および同期
追加ユニット１０の制御部１１は、パワコン制御部１１０のスイッチング周波数に基づいて、パワコン制御部１１０のスイッチング周波数に同期するためのＰＷＭ信号を生成する。このため、追加ユニット１０は、起動中、パワーコンディショナ１００における中間リンク電圧およびＰＷＭ信号をモニタする。 (2-1) Generation and Synchronization of Switching Frequency of Additional Unit 10 The control unit 11 of the additional unit 10 generates a PWM signal for synchronizing with the switching frequency of the power control unit 110 based on the switching frequency of the power control unit 110. Generate. For this reason, the additional unit 10 monitors the intermediate link voltage and the PWM signal in the power conditioner 100 during startup.

図２は、本発明の実施形態に係る追加制御部１１による制御信号の生成動作の例を説明する図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a control signal generation operation by the additional control unit 11 according to the embodiment of the present invention.

図２（Ａ）は、パワコン制御部１１０から出力されるＰＷＭ信号のオン／オフ信号の一例を表している。ＰＷＭ１は、パワコン制御部１１０がＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ａに送出するＰＷＭ信号である。ＰＷＭ２は、パワコン制御部１１０がＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ｂに送出するＰＷＭ信号である。ＰＷＭ３は、パワコン制御部１１０がＤＣ／ＤＣコンバータ１２０Ｃに送出するＰＷＭ信号である。図２（Ａ）において、ＰＷＭ信号がＨｉｇｈになっている部分をオンとして、Ｌｏｗになっている部分をオフとして説明する。図２（Ａ）に示す例では、ＰＷＭ信号が３相である場合について説明するが、他の相数の場合も同様に考えることができる。 FIG. 2A illustrates an example of an on / off signal of the PWM signal output from the power condition control unit 110. PWM1 is a PWM signal sent from the power controller 110 to the DC / DC converter 120A. PWM2 is a PWM signal that the power controller 110 sends to the DC / DC converter 120B. PWM3 is a PWM signal that the power controller 110 sends to the DC / DC converter 120C. In FIG. 2A, the description will be made assuming that the part where the PWM signal is High is on and the part where the PWM signal is Low is off. In the example shown in FIG. 2A, the case where the PWM signal has three phases will be described, but the case of other phases can be considered in the same manner.

追加制御部１１において、追加ユニット１０のスイッチング周波数の生成は、次のようにして行うことができる。まず、追加制御部１１は、各相のＰＷＭ信号（図２（Ａ）のＰＷＭ１〜３）の立ち上がり、および立ち下がりを検出する。各相のＰＷＭ信号の立ち上がりと立ち下がりが検出されたら、追加制御部１１は、それぞれの立ち上がりごとに信号を反転させたＰＷＭ信号（以下「生成ＰＷＭ」と記す）を生成する。図２（Ｃ）の上段は、このような生成ＰＷＭを表している。図２（Ａ）の３つのＰＷＭ信号は、それぞれ１周期を３等分した区間ごとに、オンの期間がかぶることなく、順番に立ち上がり信号が検出される。したがって、生成ＰＷＭは、元のＰＷＭ信号の１／３周期ごとに、立ち上がりと立ち下がりが反転する。 In the additional control unit 11, the switching frequency of the additional unit 10 can be generated as follows. First, the additional control unit 11 detects the rise and fall of the PWM signal of each phase (PWMs 1 to 3 in FIG. 2A). When the rising edge and falling edge of the PWM signal of each phase are detected, the additional control unit 11 generates a PWM signal (hereinafter referred to as “generated PWM”) obtained by inverting the signal at each rising edge. The upper part of FIG. 2C represents such generated PWM. With respect to the three PWM signals in FIG. 2A, rising signals are detected in order without applying an ON period for each section obtained by dividing one period into three equal parts. Therefore, the rising and falling edges of the generated PWM are inverted every 1/3 period of the original PWM signal.

また、図２（Ｂ）に示すように、追加制御部１１は、各相のＰＷＭ信号（図２（Ａ）のＰＷＭ１〜３）の立ち上がり、および立ち下がりのＨｉｇｈおよびＬｏｗに対応した位相制御ビットを生成する。図２（Ａ）に示すＰＷＭ１〜３は、最初のタイミングにおいて、上から順にＨｉｇｈ，Ｌｏｗ，Ｌｏｗとなるので、それに対応する位相制御ビットは１００となる。同様に、次のタイミングにおいて、図２（Ａ）に示すＰＷＭ１〜３は、上から順にＬｏｗ，Ｈｉｇｈ，Ｌｏｗとなるので、それに対応する位相制御ビットは０１０となる。追加制御部１１は、このような位相制御ビットを、各相のＰＷＭ信号（図２（Ａ）のＰＷＭ１〜３）の立ち上がりおよび立ち下がりごとに生成する。 Further, as shown in FIG. 2B, the additional control unit 11 includes phase control bits corresponding to the rising and falling High and Low of the PWM signal of each phase (PWMs 1 to 3 in FIG. 2A). Is generated. Since PWM1 to PWM3 shown in FIG. 2A are High, Low, and Low in order from the top at the initial timing, the corresponding phase control bits are 100. Similarly, at the next timing, PWM1 to PWM3 shown in FIG. 2A are Low, High, and Low in order from the top, so the corresponding phase control bits are 010. The additional control unit 11 generates such a phase control bit every time the PWM signal of each phase (PWM 1 to 3 in FIG. 2A) rises and falls.

次に、追加制御部１１は、図２（Ｂ）に示すような位相制御ビットに基づいて、同じビットのループを検出することにより、位相角を求めて、スイッチングの位相数を求めることができる。図２（Ｂ）に示す例においては、例えばビット０１０に着目すると、３つのビットごとにループしていることから、３つのビットで１周期、すなわち位相角は１２０°となっていることが分かる。 Next, the additional control unit 11 can obtain the phase angle by detecting the loop of the same bit based on the phase control bit as shown in FIG. 2B, and obtain the number of switching phases. . In the example shown in FIG. 2B, for example, when attention is paid to bit 010, since it loops every three bits, it can be seen that three bits have one cycle, that is, the phase angle is 120 °. .

次に、図２（Ｃ）に示すように、追加制御部１１は、生成ＰＷＭから、クロック信号を生成する。図２（Ｃ）に示す例では、生成ＰＷＭを２逓倍することにより、クロック信号を生成している。このようにして生成したクロックの例を、図２（Ｃ）の下段に示す。ここで、クロック信号の生成においては、生成ＰＷＭを２逓倍するのみならず、３倍または４倍などとしてもよい。生成されたクロック信号がリップルの間に埋め込まれるようにするため、生成するクロック信号の周波数が、もとの生成ＰＷＭよりも高い周波数とすればよく、システムの仕様に合わせて、各種のクロックを生成することができる。図２（Ｃ）に示す例では、追加ユニット１０は、パワーコンディショナ１００の３倍の速さのスイッチング動作を行うことになる。 Next, as illustrated in FIG. 2C, the additional control unit 11 generates a clock signal from the generated PWM. In the example shown in FIG. 2C, the clock signal is generated by multiplying the generated PWM by two. An example of the clock generated in this way is shown in the lower part of FIG. Here, in the generation of the clock signal, not only the generation PWM is doubled but also three times or four times may be used. In order for the generated clock signal to be embedded in the ripple, the frequency of the generated clock signal should be higher than the original generated PWM, and various clocks can be selected according to the system specifications. Can be generated. In the example shown in FIG. 2C, the additional unit 10 performs a switching operation at a speed three times that of the power conditioner 100.

このように高いスイッチング周波数により高速で動作を行うと、スイッチング１回当たりの充放電の量は小さくなり、スイッチングの回数が多くなることによりスイッチングロスが増大するため、効率は若干低下し得る。しかしながら、このように高いスイッチング周波数により高速で動作を行うことで、追加ユニットの構成部品のサイズを小さくすることができる。このため、従来のシステムに対して追加して増設するような構成を採用することが容易になる。 When the operation is performed at a high speed with such a high switching frequency, the amount of charge / discharge per switching becomes small, and the switching loss increases due to an increase in the number of times of switching, so that the efficiency may be slightly lowered. However, by operating at a high speed with such a high switching frequency, the size of the component parts of the additional unit can be reduced. For this reason, it becomes easy to employ a configuration that is added and added to the conventional system.

図３（Ｃ）に示すクロック信号は、デューティを５０％で設定してある。このようなクロック信号に基づいて、追加制御部１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をスイッチングする際のＰＷＭ信号の波形を生成する。その後、追加制御部１１は、通常のＤＣＤＣコンバータの制御と同様の手法により、追加ユニット１０のスイッチングを行うことができるため、より詳細な説明は省略する。このようなクロック信号に基づく周波数のスイッチングを行うためのＰＷＭ信号を生成するに際し、個々の機器の昇圧回路および降圧回路のデューティを安定させるため、デューティ可変のＰＷＭ信号を作るのが好適である。 The clock signal shown in FIG. 3C has a duty set at 50%. Based on such a clock signal, the additional control unit 11 generates a waveform of a PWM signal when the DC / DC converter 12 is switched. After that, the additional control unit 11 can perform switching of the additional unit 10 by a method similar to the control of a normal DCDC converter, and thus a more detailed description is omitted. When generating a PWM signal for frequency switching based on such a clock signal, it is preferable to create a PWM signal with variable duty in order to stabilize the duty of the booster circuit and the step-down circuit of each device.

追加制御部１１は、追加ユニット１０の動作を開始する際、図２（Ｄ）に示すように、繰り返される位相制御ビットが３回目に検出された後、追加ユニット１０のＰＷＭ出力を開始することができる。これは、追加制御部１１が繰り返される位相制御ビットを２周目程度までをモニタしないと、次の開始ポイントを認識することが困難であることを想定している。このように、追加制御部１１は、繰り返される位相制御ビットを開始すべきタイミングを認識することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御して、追加ユニット１０のスイッチングを開始することができる。 When the additional control unit 11 starts the operation of the additional unit 10, as shown in FIG. 2D, the additional control unit 11 starts the PWM output of the additional unit 10 after the repeated phase control bit is detected for the third time. Can do. This assumes that it is difficult to recognize the next start point unless the additional control section 11 monitors the repeated phase control bits up to about the second round. As described above, the additional control unit 11 can control the DC / DC converter 12 and start switching of the additional unit 10 by recognizing the timing at which the repeated phase control bit should be started.

図２に示した例では、３相のＰＷＭ信号に基づく周波数のクロック信号を生成したが、追加制御部１１は、もとのＰＷＭ信号のフェーズ数を把握できれば、１相のＰＷＭ信号のみに基づいて、クロック信号を生成することもできる。ただし、この場合、追加制御部１１は、もとのＰＷＭ信号の１周期が終了するタイミングを認識するために、起動時に、フェーズの末尾が認識できるような信号が必要となる。 In the example shown in FIG. 2, the clock signal having the frequency based on the three-phase PWM signal is generated. However, if the additional control unit 11 can grasp the number of phases of the original PWM signal, the additional control unit 11 is based only on the one-phase PWM signal. Thus, a clock signal can also be generated. However, in this case, in order to recognize the timing when one cycle of the original PWM signal ends, the additional control unit 11 needs a signal that can recognize the end of the phase at the time of activation.

図３は、本発明の実施形態に係る追加制御部１１による制御信号の生成動作の他の例を説明する図である。以下、本実施形態によって追加制御部１１が生成する制御信号の元になるのは図２（Ａ）に示したようなＰＷＭ信号に限定されないことを説明する。 FIG. 3 is a diagram illustrating another example of the control signal generation operation by the additional control unit 11 according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, it will be described that the source of the control signal generated by the additional control unit 11 according to the present embodiment is not limited to the PWM signal as illustrated in FIG.

図３（Ａ）は、図２（Ａ）と同様に、パワコン制御部１１０から出力されるＰＷＭ信号のオン／オフ信号の一例を表している。 FIG. 3A shows an example of the on / off signal of the PWM signal output from the power condition controller 110, as in FIG.

図３（Ａ）に示す例において、追加制御部１１は、図２（Ａ）を用いて説明したのと同様の動作を行う。すなわち、追加制御部１１は、各相のＰＷＭ信号（図３（Ａ）のＰＷＭ１〜３）の立ち上がり、および立ち下がりを検出し、それぞれの立ち上がりごとに信号を反転させた、生成ＰＷＭを生成する。図３（Ｃ）の上段は、このような生成ＰＷＭを表している。図３（Ａ）の３つのＰＷＭ信号は、それぞれ１周期を３等分した区間のうち、２／３の部分がオンの期間となっている。 In the example illustrated in FIG. 3A, the additional control unit 11 performs the same operation as described with reference to FIG. In other words, the additional control unit 11 detects the rise and fall of the PWM signal of each phase (PWM 1 to 3 in FIG. 3A), and generates a generated PWM that is inverted for each rise. . The upper part of FIG. 3C represents such generated PWM. Each of the three PWM signals in FIG. 3A has a period in which 2/3 of the sections obtained by dividing one period into three equal parts are on.

したがって、図３（Ａ）に示す例では、３つのＰＷＭ信号において、オンの期間がかぶる部分を有しつつ、立ち上がり信号が検出される。このような場合でも、図３（Ｃ）の上段に示すように、図２（Ｃ）の上段に示したのと同様の生成ＰＷＭが生成される。したがって、これ以降、図３（Ｃ）の下段に示すクロック信号の生成、図３（Ｄ）に示すスイッチング動作の開始タイミングも、図２にて説明したのと同様に処理することができる。 Therefore, in the example shown in FIG. 3A, a rising signal is detected in three PWM signals while having a portion covered by an ON period. Even in such a case, as shown in the upper part of FIG. 3C, the generated PWM similar to that shown in the upper part of FIG. 2C is generated. Accordingly, the generation of the clock signal shown in the lower part of FIG. 3C and the start timing of the switching operation shown in FIG. 3D can be processed in the same manner as described with reference to FIG.

このように、本実施形態において、追加制御部１１は、パワーコンディショナ１００から取得したＰＷＭ信号に基づいてクロック信号を生成するように制御する。さらに、本実施形態において、追加制御部１１は、生成したクロック信号および分散電源２００Ａ〜ＣのＤＣ中間リンク電圧に基づいて、追加電源２０が出力する電圧を昇圧または追加電源２０に入力する電圧を降圧するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。この場合、追加制御部１１は、パワーコンディショナ１００から出力されるＰＷＭ信号のタイミングに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御するのが好適である。 Thus, in the present embodiment, the additional control unit 11 performs control so as to generate the clock signal based on the PWM signal acquired from the power conditioner 100. Further, in the present embodiment, the additional control unit 11 boosts the voltage output from the additional power source 20 or the voltage input to the additional power source 20 based on the generated clock signal and the DC intermediate link voltage of the distributed power sources 200A to 200C. The DC / DC converter 12 is controlled to step down. In this case, it is preferable that the additional control unit 11 controls the DC / DC converter 12 based on the timing of the PWM signal output from the power conditioner 100.

本実施形態によれば、太陽電池、蓄電池、または燃料電池などの発電機器をＤＣリンクさせる発電システムに、当該システムと協調動作を行う追加ユニットを後付けすることができる。具体的には、本実施形態に係る追加ユニットは、追加ユニットが接続されるシステムのチョッパ波形を用いることで同期を行うことで、独自にチョッパ回路の動作を行い、また、追加ユニットがモニタしたＤＣ電圧に基づいて電圧制御を行う。 According to the present embodiment, an additional unit that performs a cooperative operation with the system can be retrofitted to a power generation system that DC links a power generation device such as a solar cell, a storage battery, or a fuel cell. Specifically, the additional unit according to the present embodiment performs the operation of the chopper circuit independently by performing synchronization by using the chopper waveform of the system to which the additional unit is connected, and the additional unit monitored. Voltage control is performed based on the DC voltage.

（２−２）追加ユニット１０の充電時および放電時の制御
次に、追加ユニット１０の充電時および放電時の制御について説明する。 (2-2) Control during charging and discharging of the additional unit 10 Next, control during charging and discharging of the additional unit 10 will be described.

追加ユニット１０が追加電源２０を充電する時、追加制御部１１は、生成したＰＷＭ信号の立ち上がりのタイミングに同期させて充電動作が行われるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御するのが好適である。このように制御することにより、各相のスイッチングがオンのタイミングで中間リンク電圧に負荷がかかるため、負荷が増えた場合であっても、電圧降下を防ぐことができる。 When the additional unit 10 charges the additional power source 20, the additional control unit 11 preferably controls the DC / DC converter 12 so that the charging operation is performed in synchronization with the rising timing of the generated PWM signal. is there. By controlling in this way, a load is applied to the intermediate link voltage at the timing when the switching of each phase is turned on, so that a voltage drop can be prevented even when the load increases.

パワーコンディショナ１００が電力制御システム１の全体を制御することが可能であれば、このような電圧効果にもシステム全体として対処することができる。しかしながら、本実施形態において、追加ユニット１０は、パワーコンディショナ１００から直接的に制御することはできない。このような場合、電圧が降下することは極力避けることが望ましいため、追加制御部１１は、追加ユニット１０のＰＷＭ信号の立ち上り時のように電流が比較的多く流れている時に同期させて充電動作を行うのが好適である。 If the power conditioner 100 can control the entire power control system 1, such a voltage effect can be dealt with as the entire system. However, in the present embodiment, the additional unit 10 cannot be directly controlled from the power conditioner 100. In such a case, it is desirable to avoid the voltage drop as much as possible. Therefore, the additional control unit 11 performs the charging operation in synchronization with a relatively large amount of current flowing, such as when the PWM signal of the additional unit 10 rises. Is preferably performed.

追加ユニット１０が追加電源２０から放電する時、追加制御部１１は、生成したＰＷＭ信号の立ち下りのタイミングに同期させて放電動作が行われるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御するのが好適である。このように制御することにより、ＰＷＭ信号は各相においてオフの状態であり、電圧維持を中間リンクのコンデンサで保持している状態になる。したがって、追加電源２０が蓄電池の場合、このタイミングで放電が行われるようにすることで、電流または電圧のリップルが減少するため、回路を安定させることができる。 When the additional unit 10 discharges from the additional power source 20, it is preferable that the additional control unit 11 controls the DC / DC converter 12 so that the discharging operation is performed in synchronization with the falling timing of the generated PWM signal. It is. By controlling in this way, the PWM signal is in an off state in each phase, and the voltage is maintained by the intermediate link capacitor. Therefore, when the additional power source 20 is a storage battery, the circuit can be stabilized because the current or voltage ripple is reduced by discharging at this timing.

このように、追加制御部１１は、追加電源２０に充電する際には、生成したクロック信号の立ち上がりに同期させてＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御するのが好適である。さらに、追加制御部１１は、追加電源２０から放電する際には、生成したクロック信号の立ち下がりに同期させてＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御するのが好適である。 As described above, when charging the additional power supply 20, the additional control unit 11 preferably controls the DC / DC converter 12 in synchronization with the rising edge of the generated clock signal. Further, when discharging from the additional power source 20, the additional control unit 11 preferably controls the DC / DC converter 12 in synchronization with the falling edge of the generated clock signal.

このように、本実施形態に係る追加ユニットによれば、蓄電池を追加電源として当該蓄電池に充電する際に、負荷４００が増大した場合でも、電圧降下を抑制することができる。また、本実施形態に係る追加ユニットによれば、蓄電池を追加電源として当該蓄電池に放電する際に、電流・電圧のリップルを抑制することができ、回路を安定させることができる。 Thus, according to the additional unit which concerns on this embodiment, when charging the said storage battery as an additional power supply, even when the load 400 increases, a voltage drop can be suppressed. Moreover, according to the additional unit which concerns on this embodiment, when discharging a storage battery to the said storage battery as an additional power supply, the ripple of an electric current and a voltage can be suppressed and a circuit can be stabilized.

（３）追加ユニット１０の停止時の制御
追加ユニット１０の動作を停止する際には、起動中にモニタしていた中間リンク電圧およびＰＷＭ信号のうち、ＰＷＭ信号が停止したことにより検出されなくなったら、それに合わせて追加制御部１１の動作を停止する。 (3) Control when the additional unit 10 is stopped When the operation of the additional unit 10 is stopped, if the PWM signal is not detected because of the intermediate link voltage and PWM signal monitored during the start-up. Accordingly, the operation of the additional control unit 11 is stopped.

追加ユニット１０の動作停止時は、追加ユニット１０においてＰＷＭ信号が停止した後、追加ユニット１０から出力される電力の電圧が低下し始める。このため、まず、パワコン制御部１１０からのＰＷＭ信号が無くなったら、追加ユニット１０の動作を停止するのが好適である。したがって、この場合、パワコン制御部１１０からのＰＷＭ信号をモニタしている際にＰＷＭ信号がオフになったら、追加制御部１１は、追加ユニット１０のＰＷＭ信号もオフにするように制御する。 When the operation of the additional unit 10 is stopped, after the PWM signal is stopped in the additional unit 10, the voltage of the power output from the additional unit 10 starts to decrease. For this reason, it is preferable to first stop the operation of the additional unit 10 when there is no PWM signal from the power control unit 110. Therefore, in this case, if the PWM signal is turned off while monitoring the PWM signal from the power control unit 110, the additional control unit 11 performs control so that the PWM signal of the additional unit 10 is also turned off.

このように、追加制御部１１は、パワーコンディショナ１００から取得するＰＷＭ信号が検出されなくなった際、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の制御を停止するのが好適である。 As described above, it is preferable that the additional control unit 11 stops the control of the DC / DC converter 12 when the PWM signal acquired from the power conditioner 100 is not detected.

このように、本実施形態に係る追加ユニットによれば、例えば、太陽電池（ＰＶ）、燃料電池（ＦＣ）、蓄電池（ＢＡＴ）のような、任意の分散電源を増設することが可能となる。本実施形態に係る追加ユニットは、従来のシステムに強制的に同期することで自律的に制御することができるため、追加されるシステム側には特別な制御が不要となる。したがって、パワーコンディショナ１００の制御部１１０が追加電源２０のような分散電源の増設を想定していない場合であっても、増設（後付け）した追加ユニット１０の制御部１１による充放電の制御が可能となる。 Thus, according to the additional unit according to the present embodiment, it is possible to add an arbitrary distributed power source such as a solar cell (PV), a fuel cell (FC), and a storage battery (BAT). Since the additional unit according to the present embodiment can be autonomously controlled by forcibly synchronizing with the conventional system, no special control is required on the added system side. Therefore, even when the control unit 110 of the power conditioner 100 does not assume the addition of a distributed power source such as the additional power source 20, the charge / discharge control by the control unit 11 of the added (added) additional unit 10 can be performed. It becomes possible.

本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせて実施することもできる。 Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various variations and modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each functional unit, each means, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and a plurality of functional units, steps, etc. are combined or divided into one. It is possible. Further, each of the above-described embodiments of the present invention is not limited to being performed faithfully to each of the embodiments described above, and can be implemented by appropriately combining each feature.

また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、上述した実施形態に係る追加ユニット１０のような電力制御装置による電力制御方法として実現することもできる。この場合、本発明は、分散電源２００Ａ〜ＣのＤＣ中間リンク電圧を制御するパワーコンディショナ１００のＤＣ中間リンクに接続可能な追加ユニット１０の電力制御方法として実施することもできる。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can also be realized as a power control method using a power control device such as the additional unit 10 according to the above-described embodiment. In this case, the present invention can also be implemented as a power control method for the additional unit 10 that can be connected to the DC intermediate link of the power conditioner 100 that controls the DC intermediate link voltages of the distributed power sources 200A to 200C.

この場合、当該方法は、追加ユニット１０に接続される追加電源２０が出力する電圧を昇圧または追加電源２０に入力する電圧を降圧するステップを含む。また、当該方法は、パワーコンディショナ１００から取得したＰＷＭ信号に基づいてクロック信号を生成するステップも含む。また、当該方法は、生成したクロック信号および分散電源２００Ａ〜ＣのＤＣ中間リンク電圧に基づいて、追加電源２０が出力する電圧を昇圧または追加電源２０に入力する電圧を降圧するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御するステップも含む。 In this case, the method includes the step of boosting the voltage output from the additional power supply 20 connected to the additional unit 10 or lowering the voltage input to the additional power supply 20. The method also includes generating a clock signal based on the PWM signal acquired from the power conditioner 100. Further, according to the method, the DC / DC voltage is increased so that the voltage output from the additional power supply 20 is increased or the voltage input to the additional power supply 20 is decreased based on the generated clock signal and the DC intermediate link voltage of the distributed power supplies 200A to 200C. The step of controlling the DC converter 12 is also included.

１電力制御システム
１０追加ユニット（電力制御装置）
１１追加制御部（電力制御装置の制御部）
１２ＤＣ／ＤＣコンバータ
２０追加電源
１００パワーコンディショナ（他の電力制御装置）
１１０パワコン制御部（他の電力制御装置の制御部）
１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０ＣＤＣ／ＤＣコンバータ
１３０インバータ
２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ太陽電池（分散電源）
３００系統
４００負荷 1 Power Control System 10 Additional Unit (Power Control Device)
11 Additional control unit (control unit of power control device)
12 DC / DC converter 20 Additional power supply 100 Power conditioner (other power control device)
110 Power control unit (control unit of other power control device)
120A, 120B, 120C DC / DC converter 130 Inverter 200A, 200B, 200C Solar cell (distributed power supply)
300 system 400 load

Claims

A power control device connectable to a DC intermediate link of another power control device that controls a DC intermediate link voltage of a distributed power source,
A DC / DC converter that steps up a voltage output from an additional power source connected to the power control device or steps down a voltage input to the additional power source;
A clock signal is generated based on the rising and falling timings of the PWM signal acquired from the other power control device, and the voltage output from the additional power supply is generated based on the generated clock signal and the DC intermediate link voltage. A control unit that controls the DC / DC converter so as to step up or step down a voltage input to the additional power source;
A power control apparatus comprising:

The power control device according to claim 1, wherein the control unit stops the control of the DC / DC converter when a PWM signal acquired from the other power control device is no longer detected.

The control unit controls the DC / DC converter in synchronization with a rising edge of the generated clock signal when charging the additional power source, and generates the clock signal when discharging from the additional power source. controlling the DC / DC converter in synchronization with the fall of the power control apparatus according to claim 1 or 2.

A power control system including a power control device connectable to a DC intermediate link of another power control device, and the other power control device,
The other power control device is:
A control unit for controlling the DC intermediate link voltage of the distributed power supply;
The power control device
A DC / DC converter that steps up a voltage output from an additional power source connected to the power control apparatus or steps down a voltage input to the additional power source;
A clock signal is generated based on the rise and fall timing of the PWM signal acquired from the other power control device, and the voltage output from the additional power supply is generated based on the generated clock signal and the DC intermediate link voltage. And a control unit that controls the DC / DC converter so as to step up or step down a voltage input to the additional power source.

A power control method for a power control apparatus connectable to a DC intermediate link of another power control apparatus for controlling a DC intermediate link voltage of a distributed power source,
Boosting a voltage output from an additional power source connected to the power control device or lowering a voltage input to the additional power source; and
Generating a clock signal based on rising and falling timings of the PWM signal acquired from the other power control device;
Controlling the DC / DC converter based on the generated clock signal and the DC intermediate link voltage so as to step up the voltage output from the additional power source or to step down the voltage input to the additional power source;
A power control method comprising: